JP2008183348A - 生体組織用蛍光観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正常組織と異常組織とを選択的に染色可能な蛍光色素の濃度分布を、生体表面の内視鏡先端からの距離の不均一性あるいは生体表面の凹凸に起因するムラをなくして精度よく観察する。
【解決手段】第１の蛍光色素および第２の蛍光色素を同時に、または時分割に励起する励起光を照射する励起光光学系７と、該励起光光学系７からの励起光によって励起された第１の蛍光色素からの蛍光と、第２の蛍光色素からの蛍光とを分離して検出する蛍光検出部３と、該蛍光検出部３により検出された第２の蛍光色素からの蛍光情報に基づいて、第１の蛍光色素からの蛍光情報を補償する補償処理部１８と、該補償処理部１８により補償された蛍光情報を表示する表示部６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体組織用蛍光観察装置に関するものである。

癌等の異常組織と、その他の正常組織とでは発現している分子の量、細胞の活性等に違いがあることが知られており、この違いを蛍光プローブ（蛍光色素）を用いて蛍光強度の相違として観察することで、癌を内視鏡的に識別する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特開平１０−２０１７０７号公報 特開平６−２７１１０号公報

特許文献１および特許文献２には、１種類の蛍光プローブを用いて、異常組織と正常組織との相違（蛍光プローブの集積の違い）を観察することにより診断するための内視鏡が開示されている。
また、腫瘍や炎症部にも蛍光プローブが集積し蛍光を発することが知られている。そして、生体組織は元来、自家蛍光を発するため、どんなに優れた癌診断用プローブが開発されても、腫瘍部からの蛍光のみを観察することは困難である。したがって、蛍光プローブを用いて組織が異常か正常かを診断するには、正常／異常組織の蛍光強度が比較可能であることが望ましい。

しかしながら、内視鏡のような観察装置においては、内視鏡の先端から生体組織までの距離が不均一となり、また、生体組織表面には凹凸があるため、内視鏡先端からの距離や生体表面への励起光の照射角度が場所によって相違することになる。このため、生体表面に照射される励起光の強度が場所によって異なるという不都合がある。さらに、内視鏡先端から生体表面までの距離や生体表面の角度が場所により異なるために、発生する蛍光の出射方向や内視鏡先端に到達するまでの減衰等が相違する等の不都合もある。

その結果、同じ濃度で蛍光プローブが集積していたとしても観測される蛍光強度が場所により異なり、検出された蛍光強度に基づいて正常組織か異常組織かを精度よく診断することは困難である。診断精度を向上するには、内視鏡の先端の位置や角度を変更して複数回にわたる蛍光の検出を行う必要があり、検査に時間がかかるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、正常組織と異常組織とを選択的に染色可能な蛍光色素の濃度分布を、生体表面の距離あるいは凹凸に起因するムラをなくして精度よく観察することが可能な生体組織用蛍光観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、生体組織中の正常組織と異常組織とで異なる染色性を有する第１の蛍光色素と、該第１の蛍光色素とは蛍光波長または吸収波長が異なりかつ生体組織中の正常組織と異常組織とで非選択的な染色性を有する第２の蛍光色素とを付着または浸透させた生体組織に対し、前記第１の蛍光色素および第２の蛍光色素を同時に、または時分割に励起する励起光を照射する励起光光学系と、該励起光光学系からの前記励起光によって励起された前記第１の蛍光色素からの蛍光と、前記第２の蛍光色素からの蛍光とを分離して検出する蛍光検出部と、該蛍光検出部により検出された前記第２の蛍光色素からの蛍光情報に基づいて、前記第１の蛍光色素からの蛍光情報を補償する補償処理部と、該補償処理部により補償された蛍光情報を表示する表示部とを備える生体組織用蛍光観察装置を提供する。

上記発明においては、前記第２の蛍光色素が、カチオン性であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第２の蛍光色素が、脂質親和性を有することとしてもよい。

また、上記発明においては、前記補償処理部が、前記蛍光検出部により検出された第１の蛍光色素からの蛍光情報を第２の蛍光色素からの蛍光情報により正規化することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記蛍光検出部が、前記励起光光学系に対して相対位置を固定され、前記第１の蛍光色素および第２の蛍光色素からの蛍光をともに前記蛍光検出部に導く単一の観察光学系を備えることとしてもよい。

本発明によれば、正常組織と異常組織とを選択的に染色可能な蛍光色素の濃度分布を、生体表面の距離あるいは凹凸に起因する生体表面での励起光強度分布のムラをなくして蛍光観察を行うことで精度よく観察することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る生体組織用蛍光観察装置は、内視鏡システム１に備えられている。内視鏡システム１は、図１に示されるように、生体の体腔内に挿入される挿入部２と、該挿入部２内に配置される撮像ユニット３と、複数種の光を発する光源ユニット４と、前記挿入部２の先端２ａから吐出させる液体を供給する送液ユニット２０と、前記撮像ユニット３、光源ユニット４および送液ユニット２０を制御する制御ユニット５と、前記撮像ユニット３により取得された画像を表示する表示ユニット６とを備えている。

また、本実施形態に係る生体組織用蛍光観察装置は、前記撮像ユニット３、光源ユニット４、制御ユニット５および表示ユニット６により構成されている。
前記挿入部２は、生体の体腔内に挿入できる極めて細い外形寸法を有し、その内部に、前記撮像ユニット３および前記光源ユニット４からの光を先端２ａまで伝播するライトガイド７とを備えている。

前記光源ユニット４は、体腔内の撮影対象Ａを照明し、白色像を取得するための照明光を発する白色観察用光源８と、体腔内の撮影対象Ａに照射され、撮影対象Ａ内に存在する蛍光物質を励起して蛍光を発生させるための励起光および血管の吸収が高い波長の照明光を発する特殊観察用光源９と、これらの光源８，９を制御する光源制御回路１０とを備えている。

前記白色観察用光源８は、例えば、図示しないキセノンランプおよびバンドパスフィルタを組み合わせたもので、バンドパスフィルタの５０％透過域は、４２０〜４７０ｎｍ、５００〜５８０ｎｍおよび５７０〜６５０ｎｍである。すなわち、白色観察用光源８は、波長帯域４２０〜４７０ｎｍの青色照明光、波長帯域５００〜５８０ｎｍの緑色照明光および波長帯域５７０〜６５０ｎｍの赤色照明光を射出することができるようになっている。

前記特殊観察用光源９は、例えば、図示しない３つのレーザ光源を組み合わせたもので、ピーク波長４９０±５ｎｍの第１の励起光を出射する第１の半導体レーザ（または４８８±５ｎｍの励起光を出射するアルゴンレーザ）と、ピーク波長７８０ｎｍ±５の第２の励起光を出射する第２の半導体レーザ、ピーク波長４２０±５ｎｍの照明光を出射する第３の半導体レーザを組み合わせたものである。

第１の半導体レーザは、例えば、フルオレセイン骨格を有する第１の蛍光色素を励起することができる。また、第２の半導体レーザはトリカルボシアニン骨格を有する第２の蛍光色素を励起することができる。また、第３の半導体レーザは血液の吸収が高い波長の光を出射するため、反射光を観察することで血管の造影が可能である。

第１の蛍光色素には、例えば、フルオレセイン骨格を有するエステラーゼ感受性蛍光プローブを使用する。エステラーゼ感受性蛍光プローブはエステラーゼとの反応前は、蛍光を発しない。しかし、細胞質に存在する加水分解酵素であるエステラーゼによって４９０ｎｍ付近に光吸収のピークをもち、５１０ｎｍ付近にピークを有する蛍光を発する物質に変化する性質を有している。
エステラーゼの存在量は正常組織より癌組織に多いため、フルオレセインに変化する速度は、癌組織のほうが早い。したがって、第１のレーザ光源から第１の励起光を照射することにより、正常組織よりも癌組織から強い蛍光を得ることができる。

第２の蛍光色素は、例えば、近赤外域に蛍光のピーク波長がある脂溶性のカチオン性トリカルボシアニン骨格の蛍光色素であり、第２のレーザ光源からの第２の励起光の照射により蛍光を発する。また、第２の蛍光色素は、カチオン性であるため、アニオン性である細胞膜のリン脂質に吸着する性質を有している。また脂溶性であることで、細胞膜内に存在しやすい。
これら第１の蛍光色素および第２の蛍光色素が混合した溶液が後述するタンク２１に貯留されている。

前記光源制御回路１０は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、白色観察用光源８と特殊観察用光源９とを動作させるようになっている。
前記撮像ユニット３は、図２に示されるように、撮影対象Ａから入射される光を集光する撮像光学系１１と、撮影対象Ａから入射されてくる励起光を遮断する励起光カットフィルタ１２と、制御ユニット５の作動により分光特性を変化させられる可変分光素子１３と、撮像光学系１１により集光された光を撮影して電気信号に変換する撮像素子１４とを備えている。

前記可変分光素子１３は、平行間隔を空けて配置され対向面に反射膜が設けられた２枚の平板状の光学部材１３ａ，１３ｂと、該光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を変化させるアクチュエータ１３ｃとを備えるエタロン型の光学フィルタである。アクチュエータ１３ｃは、例えば、圧電素子である。この可変分光素子１３は、アクチュエータ１３ｃの作動により光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法を変化させることで、その透過する光の波長帯域を変化させることができるようになっている。

さらに具体的には、可変分光素子１３は、図３に示されるように、１つの固定透過帯域および１つの可変透過帯域の２つの透過帯域を有する透過率波長特性を有している。固定透過帯域は、可変分光素子１３の状態によらず、常に入射光を透過するようになっている。また、可変透過帯域は可変分光素子１３の状態に応じて透過率特性が変化するようになっている。

本実施形態において、可変分光素子１３は、赤色の波長帯域（例えば、６１０〜６５０ｎｍ）に可変透過帯域を備えている。そして、可変分光素子１３は、制御ユニット５からの制御信号に応じて２つの状態に変化するようになっている。

第１の状態は、６１０−６５０ｎｍの透過率を５０％以上に増大させ、赤色（Ｒ）の波長帯域の光の通過を許容するようになっている。
第２の状態は、６１０−６５０ｎｍの透過率を第１の状態と比較して十分に低下させ、７８０−８３０ｎｍの波長帯域の光の通過を遮断するようになっている。

固定透過帯域は、４００〜５６０ｎｍの範囲に配置され、例えば、透過率６０％以上に固定されている。これにより、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）の照明光に対する反射光、および、第１の半導体レーザからの第１の励起光の照射に対する第１の蛍光色素からの蛍光、第３の半導体レーザからの照明光の照射に対する反射光を透過させることができるようになっている。

したがって、可変分光素子１３は、第１の状態に配されているときには、青色、緑色および赤色の照明光に対する反射光、および第１の蛍光色素からの蛍光を通過させることができる。また、可変分光素子１３が、第２の状態に配されているときには、青色および緑色の照明光に対する反射光、および第１、第２の蛍光色素からの蛍光、第３の半導体レーザからの照明光の照射に対する反射光を通過させることができる。

また、前記励起光カットフィルタ１２は、４００−４６０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上、４８０−５００ｎｍの波長帯域でＯＤ値５以上（＝透過率１×１０^−５以下）、５２０−７２０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上、７４０−７６０ｎｍの波長帯域でＯＤ値５以上、７８０−８５０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上を有している。

前記制御ユニット５は、図１に示されるように、撮像素子１４を駆動制御する撮像素子制御回路１５と、可変分光素子１３を駆動制御する可変分光素子制御回路１６と、後述するバルブ制御回路２５と、撮像素子１４により取得された画像情報を記憶する画像記憶部１７と、該画像記憶部１７に記憶された画像情報を処理して表示ユニット６に出力する画像処理回路１８とを備えている。

画像記憶部１７は、図４に示されるように、第１の記憶部１７Ａと、第２の記憶部１７Ｂと、撮像素子１４から出力される画像情報の入力先を第１の記憶部１７Ａまたは第２の記憶部１７Ｂに切り替えるスイッチ１７Ｃとを備えている、第１の記憶部１７Ａは、蛍光画像情報を記憶するフレームメモリ１７ａ，１７ｂおよび血液量を反映した画像情報を記憶するフレームメモリ１７ｃを備え、第２の記憶部１７Ｂは、白色観察画像情報を記憶する複数のフレームメモリ１７ｄ〜１７ｆを備えている。

また、フレームメモリ１７ａには、蛍光色素を散布した後に第１の励起光を照射し、可変分光素子１３を第１の状態として取得した蛍光画像情報Ｇａが記憶されるようになっている。この蛍光画像情報Ｇａは、第１の蛍光色素から発生した蛍光を撮影して得られた蛍光画像情報となる。

また、フレームメモリ１７ｂには、蛍光色素を散布した後に第２の励起光を照射し、可変分光素子１３を第２の状態として取得した蛍光画像情報Ｇｂが記憶されるようになっている。この蛍光画像情報Ｇｂは、第２の蛍光色素から発生した蛍光を撮影して得られた蛍光画像情報となる。

また、フレームメモリ１７ｃには、可変分光素子１３を第１の状態とし、第３の半導体レーザから照明光を照射して取得した反射光画像Ｇｃが記憶されるようになっている。
この照明光の波長帯域４２０ｎｍには、ヘモグロビンの光吸収帯域が含まれているので、その反射光を撮像することにより、生体組織の表面に比較的近い血管の構造等、血液量を反映した画像情報を取得することができる。

また、第２の記憶部１７Ｂのフレームメモリ１７ｄ〜１７ｆには、図５に示されるように、可変分光素子１３を第１の状態とし、白色観察用の反射光画像の内、青色光、緑色光および赤色光をそれぞれ照射して得られた反射光画像情報がそれぞれ記憶されるようになっている。

撮像素子制御回路１５および可変分光素子制御回路１６は、前記光源制御回路１０に接続され、光源制御回路１０による白色観察用光源８および特殊観察用光源９の切り替えに同期して可変分光素子１３および撮像素子１４を駆動制御するようになっている。
具体的には、図６のタイミングチャートに示されるように、光源制御回路１０の作動により、特殊観察用光源９から第１および第２の励起光または第３の半導体レーザからの照明光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１６が、可変分光素子１３の状態を第１の状態または第２の状態に切り替える。また、これとともに、スイッチ１７Ｃが第１の記憶部１７Ａ側に切り替えられて、撮像素子制御回路１５が撮像素子１４から出力される画像情報を第１の第１の記憶部１７Ａに出力するようになっている。

また、光源制御回路１０の作動により、白色観察用光源８から照明光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１６が、可変分光素子１３を第１の状態とするとともに、スイッチ１７Ｃが第２の記憶部１７Ｂ側に切り替えられて、撮像素子制御回路１５が撮像素子１４から出力される画像情報を第２の記憶部１７Ｂに出力するようになっている。

また、前記画像処理回路１８は、白色観察の場合には、青色、緑色および赤色の照明光の照射により得られる反射光画像情報を第２の記憶部１７Ｂの各フレームメモリ１７ｄ〜１７ｆから受け取って表示ユニット６のＲ，Ｇ，Ｂの３つのチャネルに出力するようになっている。
また、画像処理回路１８は、蛍光観察の場合には、励起光の照射により得られる蛍光画像情報を第１の記憶部１７Ａから受け取って、以下の画像間演算処理を施すようになっている。
Ｇ１＝α×Ｇａ／Ｇｂ
ここで、αは任意の定数であり、図示されていない操作部で変更することができるようになっている。

蛍光画像情報Ｇ１は、第１の蛍光色素の蛍光画像Ｇａを第２の蛍光色素の蛍光画像Ｇｂで除算したものであり、第２の蛍光色素の蛍光強度分布を用いて、第１の蛍光色素の蛍光画像を補正（正規化）している。
そして、画像処理回路１８は、例えば、励起光の照射により得られる上記蛍光画像情報Ｇ１，Ｇｂ、第３の半導体レーザからの照明光の照射に対する反射光Ｇｃを、それぞれ表示ユニット６のＲ，Ｇ，Ｂの３つのチャネルに出力するようになっている。

前記送液ユニット２０は、蛍光薬剤を貯留するタンク２１と、洗浄液を貯留するタンク２４と、該タンク２１，２４からの液体を供給／停止するバルブ２２と、該バルブ２２に接続され、前記挿入部２に沿って、先端２ａまで供給する送液チューブ２３と、前記制御ユニット５内に配置され、前記バルブ２２を制御するバルブ制御回路２５とを備えている。送液チューブ２３は、その先端を挿入部２の先端２ａに配置され、送られてきた蛍光プローブを撮影対象Ａに向けて散布することができるようになっている。送液チューブ２３としては、挿入部２に設けられた鉗子チャネルを利用することとしてもよい。また、送液チューブ２３およびバルブ２２は、タンク２１，２４ごとにそれぞれ配置されていてもよい。

バルブ制御回路２５は、薬剤蛍光画像取得のための特殊観察用光源９の起動前の白色光観察中に、所定時間にわたってタンク２１内に貯留されている第１の蛍光色素と第２の蛍光色素の混合溶液を散布させるようバルブ２２を制御するようになっている。
また、バルブ制御回路２５は、蛍光色素の混合溶液を散布した後、バルブ２２をオフ状態に切り替えるようになっている。

また、バルブ制御回路２５は、蛍光色素の混合溶液を散布した後、蛍光観察をする前に、生体表面に溜まっている蛍光色素を洗浄するために、洗浄液を散布させるようバルブ２２を制御するようになっている。また、バルブ制御回路２５は、洗浄液を散布した後、バルブ２２をオフ状態に切り替えるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る内視鏡システム１の作用について、図７を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム１を用いて、生体の体腔内の撮影対象Ａを撮像するには、まず、挿入部２を体腔内に挿入し、その先端２ａを体腔内の撮影対象Ａに対向させる。

この状態で、光源ユニット４および制御ユニット５を作動させ、光源制御回路１０の作動により、白色観察用光源８を作動させて白色観察用の光を発生させ白色観察が行われる。このとき、撮像ユニット３により取得された反射光画像情報が第２の記憶部１７Ｂの各フレームメモリ１７ｄ〜１７ｆに入力され、表示ユニット６のＲ，Ｇ，Ｂの３つのチャネルに出力され表示される。

その後、蛍光色素を用いた観察を行う場合には、バルブ制御回路２５の作動によりバルブ２２が、送液チューブ２３と洗浄液を貯留するタンク２４とを接続し、洗浄液が生体に散布され、生体表面に存在する残渣等が洗い流される。
洗浄液散布後、バルブ制御回路２５の作動により、バルブ２２が、送液チューブ２３と蛍光色素の混合溶液を貯留するタンク２１とを接続し、蛍光色素の混合溶液が生体に散布される。

蛍光色素の混合溶液を散布した後、バルブ制御回路２５の作動により、バルブ２２が再度、送液チューブ２３とタンク２４とを接続し、洗浄液が散布され、生体表面に存在する蛍光色素の混合溶液が洗浄される。蛍光色素の散布から洗浄までには一定の時間を設けてもよい。
洗浄後、光源制御回路１０により、白色観察用光源８から特殊観察用光源９に切り替えられ、まず、可変分光素子制御回路１６により可変分光素子１３を第１の状態に切り替えて、第１の蛍光色素による蛍光画像情報Ｇａを取得し、次いで、可変分光素子を第２の状態に切り替えて、第２の蛍光色素による蛍光画像情報Ｇｂを取得し、その後、可変分光素子を第１の状態に切り替えて、第３の半導体レーザからの照明光の照射により反射光画像情報Ｇｃを取得する。

そして、画像処理回路１８は、励起光の照射により得られた蛍光画像情報Ｇａ，Ｇｂを第１の記憶部１７Ａから受け取って、画像処理を施し、蛍光画像情報Ｇ１を算出し、表示ユニット６のＲ，Ｇ，Ｂチャネルにそれぞれ蛍光画像情報Ｇ１，Ｇｂ、および反射光画像情報Ｇｃを出力する。これにより、蛍光画像情報Ｇ１，Ｇｂおよび反射光画像情報Ｇｃが、それぞれ表示ユニット６に表示される。

本実施形態によれば、癌組織と正常組織とで異なる染色性を有する第１の蛍光色素と、癌組織と正常組織とで吸着・浸透濃度分布が均一な第２の蛍光色素の混合溶液を使用して観察を行っているので、生体表面での励起光の照射強度分布の不均一性を補正した第１の蛍光色素の分布情報Ｇ１を得ることができる。

すなわち、第１の蛍光色素は、細胞質内に存在するエステラーゼによって加水分解反応を受け蛍光性物質であるフルオレセインに変化し、励起光の照射により強い蛍光を発するようになる。このエステラーゼは正常組織に比べ、病変部、特に癌組織で多く存在することが知られており、そのため病変部から強い蛍光が観測される。一方、第２の蛍光色素は生体組織内の組織の如何に関わらず、同一の濃度で吸着／浸透するために、励起光強度が均一であれば、病変組織か正常組織かの差によらず同程度の強度の蛍光を発する。

したがって、第２の蛍光色素からの蛍光画像情報Ｇｂは、組織に照射されている励起光の強度の差（分布・ムラ）を示す情報となる。その結果、第１の蛍光色素からの蛍光画像情報Ｇａを、第２の蛍光色素からの蛍光画像情報Ｇｂで除算することにより、励起光強度の不均一性、生体への色素の吸着・浸透性の違いを補償した、正規化された蛍光画像情報Ｇ１を得ることができる。

すなわち、本実施形態に係る生体用蛍光観測装置および内視鏡システム１によれば、観察を行っている生体組織上の励起光強度が不均一であっても、蛍光性へ変化した蛍光色素１の濃度分布を精度よく表示することで、正常組織と異常組織とを識別することができるという利点がある。

ここで、上述した本実施形態に係る内視鏡システム１の作用を、図８を参照して、さらに概念的にわかりやすく説明する。
図８（ａ）は、起伏を有する生体組織への励起光照射の模式図を示す。領域Ａ１は挿入部２の先端面２ａに対向するように傾斜する斜面、領域Ａ２は励起光の光軸に略平行な平坦面である。したがって、図８（ｂ）に示されるように、領域Ａに照射される励起光の強度分布は高く、領域Ｂに照射される励起光の強度分布は低くなっている。

また、図８（ｃ）に示されるように、領域Ａ３は領域Ａ１における色素濃度の高い領域、領域Ａ４は領域Ａ２における色素領域の高い領域である。
したがって、図８（ｄ）に示されるように、第１の蛍光色素から蛍光強度分布は、励起光強度分布と第１の色素の濃度分布が組み合わされたパターンを有し、領域Ａ１においては全体的に高く、領域Ａ３において特に高く、領域Ａ２においては低く、領域Ａ４においては領域Ａ２よりも若干高くなっている。このため、領域Ａ１については異常組織であるとの判定を行いやすいが、領域Ａ２については異常組織か否かの判定が困難である。

一方、図８（ｅ）に示されるように、第２の蛍光色素からの蛍光強度分布は、励起光強度部分布とほぼ等しいパターンを有している。
そこで、図８（ｄ）に示される第１の蛍光色素からの蛍光強度分布を、図８（ｅ）に示される第２の蛍光色素からの蛍光強度分布で除算することにより、図８（ｆ）に示されるように、励起光の強度分布を補正し、第１の蛍光色素の濃度分布を反映した情報を得ることができる。

図９に、第１の蛍光薬剤を散布した後、第１の励起光を照射して得られた蛍光画像情報Ｇａの一例を示す。また、図１０に、第２の蛍光薬剤を散布した後、第２の励起光を照射して得られた蛍光画像情報Ｇｂの一例を示す。さらに、図１１には、蛍光画像情報Ｇａを蛍光画像情報Ｇｂで除算した結果得られた蛍光画像情報Ｇ１の一例を示す。

図９によれば、蛍光画像情報Ｇａは、癌組織に集積した第１の蛍光薬剤からの蛍光を検出したものであり、正常組織よりも癌組織の領域において高い輝度が得られているが、光源の配置、生体の表面の形状等の要因により、一部の癌組織においてのみ、高い輝度の領域が存在している。したがって、癌組織の領域が明らかではない。

また、図１０によれば、蛍光画像情報Ｇｂは、癌組織または正常組織に関わらず、同様に染色する性質を有しているため、全体的に明るい輝度が得られている。しかしながら、蛍光画像情報Ｇａと同様に、光源の配置、生体の表面の形状等の要因により、一部において高い輝度の領域が存在している。

そして、図１１によれば、蛍光画像情報Ｇ１は、蛍光画像情報Ｇａが蛍光画像情報Ｇｂにより正規化されているので、癌組織全体を成城部位に対して強い輝度を有する領域として明示することができる。

なお、本実施形態においては、第２の蛍光色素として、カチオン性のカルボシアニン骨格をもつ蛍光色素を用いるとしたが、正常組織と病変組織との染色性が同一であり、色素１と蛍光特性が異なれば、細胞膜染色性の色素などの他の蛍光色素でもかまわない。

また、本実施形態においては、蛍光画像情報Ｇｂを用いて蛍光画像情報Ｇａを正規化することで、励起光の不均一性を排除した蛍光画像情報Ｇ１を得ているが、これに代えて、蛍光画像情報Ｇａ，Ｇｂをそれぞれ画像処理後、Ｒ．Ｇチャネルに表示させるなどして、励起光の不均一性の情報を蛍光画像情報Ｇａと同じ画面に表示することで、観察者に励起光の不均一性の情報を認識させてもよい。また、蛍光画像情報Ｇａ，Ｇｂおよび反射光画像情報Ｇｃそれぞれのみを表示するモードを持っていてもよい。

また、本実施形態においては、上記のようにして算出した蛍光画像情報Ｇ１，Ｇｂおよび反射光画像情報Ｇｃを表示することとしたが、取得したままの蛍光画像情報Ｇａ，Ｇｂおよび反射光画像情報Ｇｃを表示させたい場合には、画像間演算処理を行うことなく、単純に表示ユニット６のＲ，Ｇ，Ｂチャネルに対し、蛍光画像情報Ｇａ，Ｇｂおよび反射光画像情報Ｇｃを出力することとしてもよい。また、反射光画像情報Ｇｃは表示させず、蛍光画像情報Ｇａ，ＧｂをＲ，Ｇ，Ｂいずれかのチャネルに表示させてもよい。また、Ｒ，Ｇ，Ｂチャネルすべてに蛍光画像情報Ｇａのみを出力することとしてもよい。

また、本実施形態においては、洗浄後すぐに蛍光色素の散布を行い、再洗浄後すぐに蛍光観察を行うこととしたが、内視鏡システム１が図示しない洗浄液を吸引する吸液ユニットを持ち、観察部に溜まっている洗浄液を吸液ユニットで排除した後に、蛍光観察を行ってもよい。

また、本実施形態においては、第１の蛍光薬剤と第２の蛍光薬剤とを混合した混合溶液を白色観察中に散布し、その後、光源を切り替えて蛍光観察を行うこととしたが、これに代えて、図１２に示されるように、第１の蛍光薬剤と第２の蛍光薬剤とを別々に散布してもよい。図に示す例では、白色観察用光源から照明光を照射した白色観察中に洗浄、第１の蛍光薬剤散布および洗浄を行い、第１の半導体レーザから第１の励起光および第３の半導体レーザから照明光を照射して蛍光観察および反射光観察を行う。次いで、この蛍光観察中に、第２の蛍光薬剤を散布して洗浄し、その後、第２の半導体レーザから第２の励起光を照射して蛍光観察を行うこととしてもよい。また、蛍光薬剤の順序は逆でもよい。

また、白色観察中に、洗浄、第１の蛍光薬剤散布、洗浄、第２の蛍光薬剤散布および洗浄を行っておき、その後、第１の励起光および照明光の照射による蛍光観察および反射光観察、第２の励起光照射による蛍光観察を行うことにしてもよい。

また、第１の蛍光薬剤については、癌組織に集積するのに時間がかかるため、図１３に示されるように、観察に先立ってあらかじめ静脈注射あるいは経口投与により、観察の１〜２４時間前に投与しておくことにしてもよい。この場合第１の蛍光色素としてはフルオレセイン骨格を有するエステラーゼ感受性蛍光プローブを使用する。また、第２の蛍光薬剤としては、ＩＲ７８０を使用する（観察中に散布する。）。なお、第１の蛍光薬剤としては、５−ＡＬＡ等の他の腫瘍親和性物質を用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る生体用蛍光観測装置を備える内視鏡システムの全体構成を示すブロック図である。 図１の内視鏡システムの撮像ユニット内部の構成を示す概略構成図である。 図１の内視鏡システムを構成する各光学部品の透過率特性、照射光および蛍光の波長特性を示す図である。 図１の内視鏡システムの画像記憶部の内部構造を示すブロック図である。 図１の内視鏡システムの白色光観察時の動作を説明するタイミングチャートである。 図１の内視鏡システムの蛍光観察時の動作を説明するタイミングチャートである。 図１の内視鏡システムによる観察動作の一例を示すタイミングチャートである。 図１の内視鏡システムによる観察状態の模式図と、領域毎の蛍光強度分布、色素分布および蛍光強度分布を示すグラフである。 第１の蛍光色素のみによる生体組織の蛍光画像を示す顕微鏡写真である。 第２の蛍光色素のみによる図９と同一の生体組織の蛍光画像を示す顕微鏡写真である。 図９の蛍光強度分布を図１０の蛍光強度分布で除算した結果の画像を示す図である。 図７の観察動作の変形例を示すタイミングチャートである。 図７の観察動作の他の変形例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

Ａ 観察対象（生体組織）
Ｇａ，Ｇｂ 蛍光色素の蛍光画像情報
Ｇｃ 反射光画像（血液量反映画像）
１ 内視鏡システム（生体組織用蛍光観察装置）
３ 撮像ユニット（蛍光検出部：観察光学系）
６ 表示ユニット（表示部）
７ ライトガイド（励起光光学系：観察光学系）
８ 白色観察用光源
９ 特殊観察用光源（励起光光学系）
１３ 可変分光素子
１７ 画像記憶部
１８ 画像処理部（補償処理部）

Claims (5)

1. 生体組織中の正常組織と異常組織とで異なる染色性を有する第１の蛍光色素と、該第１の蛍光色素とは蛍光波長または吸収波長が異なりかつ生体組織中の正常組織と異常組織とで非選択的な染色性を有する第２の蛍光色素とを付着または浸透させた生体組織に対し、前記第１の蛍光色素および第２の蛍光色素を同時に、または時分割に励起する励起光を照射する励起光光学系と、
   該励起光光学系からの前記励起光によって励起された前記第１の蛍光色素からの蛍光と、前記第２の蛍光色素からの蛍光とを分離して検出する蛍光検出部と、
   該蛍光検出部により検出された前記第２の蛍光色素からの蛍光情報に基づいて、前記第１の蛍光色素からの蛍光情報を補償する補償処理部と、
   該補償処理部により補償された蛍光情報を表示する表示部とを備える生体組織用蛍光観察装置。
2. 前記第２の蛍光色素が、カチオン性である請求項１に記載の生体組織用蛍光観察装置。
3. 前記第２の蛍光色素が、脂質親和性を有する請求項１に記載の生体組織用蛍光観察装置。
4. 前記補償処理部が、前記蛍光検出部により検出された第１の蛍光色素からの蛍光情報を第２の蛍光色素からの蛍光情報により正規化する請求項１に記載の生体組織用蛍光観察装置。
5. 前記蛍光検出部が、前記励起光光学系に対して相対位置を固定され、前記第１の蛍光色素および第２の蛍光色素からの蛍光をともに前記蛍光検出部に導く単一の観察光学系を備える請求項１に記載の生体組織用蛍光観察装置。

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